煤焦油废水处理成功案例

(上海玉畔环保设备有限公司 www.yupanwater.com)         

1、案例背景
本案系辽宁**碳素有限公司配套建设煤焦油废水处理系统，**碳素（以下简称）是一家国内生产超高功率石墨电极的*企业，公司自备石墨烘焙车间用煤气发生炉，煤焦油废水便来源于煤气发生炉煤炭燃烧组分，每天产生的煤焦油废水量高峰时在4吨左右，低峰是在2吨左右。业主之前陆续寻求国内外多家环保机构对厂内的煤焦油废水进行处理，始终未能得到有效解决。2017年业主得知我司具有处理煤焦油废水的专项技术以及相关成熟案例，选择与我司合作，从而成功将煤焦油废水处理达标并达到城市回用水标准，处理后的水回用于焙烧炉冷却循环水，我司提供的煤焦油废水处理系统得到了沈阳环保局和业主的充分认可，同时顺利完成环保验收。
2、废水概述
2.1废水水质
煤焦油废水中的污染物浓度高，组成复杂，除含有氨氮、硫氰化物、氰化物外，还含有酚、吲哚、喹啉等单环或多环芳香族化合物以及含氮、硫、氧的杂环有机污染物，属于较难处理的污水。原水水质检测如下：

表二（单位:mg/l,PH无量纲）
3、工艺介绍
3.1 工艺流程
本案工艺是依据以往成功案例及小试实验，并根据本厂的特殊情况具体优化设计，以下是本案工艺的流程简易图：

煤焦油废水汇集到废水收集槽后，由废水提升泵输送至隔油槽，经过隔油槽可以将大量漂浮的煤焦油隔开，隔除的煤焦油定期人工清撇后对外出售。隔油槽出水进入预处理池，通过调节PH和加硫酸亚铁反应，将废水中悬浮物及析出的沉淀物凝聚，再由泵输送至板框压滤机中过滤，过滤出来的泥渣外运处置，滤液进入催化配水槽。在催化配水槽加入定量双氧水混合后，由催化进水泵输送至多效催化氧化中，通过上海玉畔研发的多效催化氧化器，可以将废水的酚，吲哚，喹啉等高分子有机物氧化成二氧化碳和水，将硫化物氧化成硫单质，氰化物和氨氮氧化成氮气。多效催化氧化出水再进入酚系盐杆菌池系统，通过耐酚耐盐生物菌作用，将废水中残留的剩余微量酚，氨氮，硫化物和氰化物降低至回用水标准，处理后的水进入清水池，可以回用于焙烧炉循环水使用。
3.2 工艺说明
3.2.1  隔油槽
煤气发生炉下来的煤焦油废水中富含大量的煤焦油，因为质轻，呈油状，90%以上的煤焦油漂浮在废水液面，这部分煤焦油对废水COD贡献*大，处理难度也是*大，但它却是可回收的资源，目前市场上有很多家回收废焦油深加工的企业，通过对废煤焦油再生利用，既节约了资源又减轻了环境压力。隔油槽的作用即是将煤焦油废水和焦油进行有效分离的单元，可以省去人工撇油的麻烦，利用油比水轻的原理，将漂浮的煤焦油和水进行分层隔开，出来的水基本看不到漂浮的煤焦油。
3.2.2  预处理槽
      废水的预处理是为多效催化氧化系统做准备，由于多效催化氧化器中有颗粒状催化剂，为防止悬浮物和水中乳化油堵塞催化剂，影响其使用寿命，需要预先采取措施将废水中的不溶杂质去除。通过对煤焦油废水加酸调节PH至6左右，并加入硫酸亚铁络合后有沉淀物析出，用泵将废水输送至板框压滤机中过滤掉沉淀物，滤渣外运处置，滤液进入催化配水槽。通过预处理后，废水的CODcr值从40000-50000mg/L降低至30000-40000mg/L，去除率达到20%，废水的悬浮物从12000mg/L降低至5mg/L，去除率达到99.5%。
3.2.3  多效催化氧化
   多效催化氧化利用双氧水在特制催化剂的作用下生成羟基自由基，臭氧等强氧化物质，在废水中含有氯离子情况下，还可以生成二氧化氯，通过转化成羟基自由基，臭氧或二氧化氯对废水中的有机物和氨氮进行去除。多效催化氧化可以氧化包括烷、烯、炔、芳香烃和卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯等有机物；同时对氰化物、硫氰化物、氰酸盐、碳硼烷、烷基金属、羰基金属等有很好的去除效果；对氨氮，氨基化合物，氮氧化物有很高的去除率。传统的高级氧化如芬顿氧化，臭氧活性炭催化氧化，氯系氧化等只能对特种物质具有去除作用，如芬顿氧化只能去除烷、烯、炔、芳香烃和卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、酯等有机物，却对羧酸类有机物，氨氮，氨基化合物，氰化物、氰酸盐、碳硼烷、烷基金属、羰基金属等没有去除效果。臭氧活性炭催化氧化对大部分有机物有一定的去除作用，但去除量有限，成本较高，且对羧酸类有机物，氨氮，氨基化合物，氰化物、氰酸盐、碳硼烷、烷基金属、羰基金属等没有去除效果。氯系氧化对有机物氧化能力有限，对氨氮，氨基化合物，氰化物有一定效果，但药剂成本很高。我司研发的多效催化氧化，因其生成了羟基自由基，臭氧和二氧化氯，兼具了芬顿氧化，臭氧和氯系氧化的作用，具备多重氧化效果，可以为传统氧化工艺省去多个环节。
多效催化氧化的反应条件要求不高,温度满足：5-150℃，常压，适应PH广，PH为1-14之间均可以，但对进水SS有一定要求，需要求进水SS小于50mg/L。多效催化氧化剂采用玉畔环保自制的复合金颗粒，粒径2-4mm,使用寿命至少3年以上。使用多效催化氧化无固废，废气产生，不会对环境造成二次污染。
多效催化氧化器的工作原理：废水先经过预处理去除悬浮物等经固体杂质后进入催化配水池，在催化配水池加入氧化剂混合均匀后再由催化进水泵输送至多效催化氧化塔中，废水中的有机物和氧化剂分子在催化剂表面进行催化氧化反应后废水中有机污染物被氧化剂分解二氧化碳和水，氨氮和氰化物被分解成氮气。
多效催化氧化具备以下优越性：
（1）克服了传统催化氧化有限的氧化能力，特制催化剂的研制成功使催化氧化效果多了几重作用，使其兼具芬顿氧化，臭氧氧化，氯系氧化和铁碳微电解等高级氧化的多重功能；　
（2）使用的氧化剂价格低廉，无二次环境污染，不产生固废和废气；
（3）反应条件要求不高,温度满足：5-150℃，常压，适应PH广，PH为1-14之间均可，设备简单，投资省，操作简便，运行稳定：
（4）多效催化氧化可以根据客户需要，既可以将废水中的有机物完全氧化，也可以只氧化成小分子有机物，然后通过生化继续处理。多效催化氧化在消减COD的同时提高了废水BOD5/COD值，从而通过后段生化进一步将废水COD去除，这样大大降低了运行成本；
（5）多效催化氧化使用的催化剂为一次投入，3-5年更换一次，不需要人工维护，对操作人员要求相对降低；
（6）多效催化氧化工艺使用于各种高浓度高盐分有机废水，可使用在各种废水当中，无论新建还是改造项目上，催化氧化都具有独特工艺优势。
多效催化氧化工艺应用在宝山碳素煤焦油废水当中，在经过预处理后废水输送至多效催化氧化器中，经反应后出水，CODcr降低至2000mg/L左右,氨氮降低至50mg/L左右，氰化物降低至0.1mg/L,硫化物降低至0.1mg/L，经过多效催化氧化以后，废水的B/C也大幅提高，为后端生化系统创造了条件。
3.2.4  A/A/O生化
A/A/O生化是有机物去除、脱氮、除磷三种功能的综合,该工艺在厌氧—好氧除磷工艺(A2/O)中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。 A2/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。 二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.5 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。
通过生化系统净化后，取排放口水样送至第三方检测公司检测，连续5日检测数据平均值如下：PH:6.8；CODcr:68mg/L；NH₃-N:0.27 mg/L；挥发酚：0.1mg/L；硫化物：0.2 mg/L；氰化物：无检出，优于排放指标要求：PH：6-9；CODcr≤100mg/L；氨氮≤15mg/L；挥发酚：0.5mg/L；硫化物：1 mg/L；氰化物：0.5mg/L。
4、工艺特点
（1）、系统采用的多效催化氧化工艺相比焚烧法和萃取法投资省，效率高，处理效果好，设备简单易操作，无废渣废气产生，对环境无二次污染；
（2）、通过多效催化氧化工艺处理后，不需用诸如EGSB，IC，UASB，ABF等形式的厌氧塔，使系统能耗降低，操作更加简单，运行非常稳定；
（3）、煤焦油废水属于高浓度废水，一般环保公司采用的工艺流程较长，工艺复杂，投资较高，也很难达到排放要求，采用本案工艺，投资成本不到其他工艺的1/3，运行成本也比焚烧法和萃取法少1/2；
（4）、采用多效催化氧化法出水无过量双氧水产生，不会对后端生化系统产生影响，若采用其他催化氧化工艺，必然有过量双氧水对生化系统造成影响，系统很难稳定运行；
（5）、生化系统采用耐酚菌种接种，缩短了生化调试时间，在气温10-45℃条件下，整套系统调试时间可缩短至15天，且在调试结束后，生化系统运行也非常稳定。